模拟动画（精选4篇）
模拟动画 篇1
0引言
近年来, 计算机技术和动画技术的快速发展, 为自然景物的模拟提供了一定的条件。然而, 由于自然景物构造的复杂性, 对它们进行实时性和真实性的模拟一直是我们追求的目标。特别是对于云、水、雾、烟花等不规则物体的模拟, 在计算机图形学和虚拟现实中一直备受关注。1983年, W.T.Reeves[1]首次提出了粒子系统模型, 并用其对许多不规则自然景物进行了成功的模拟。它的优点是可以利用非常简单的体素来构造复杂的物体, 即一个粒子系统有大量称为粒子的简单体素构成。每个粒子都有一组属性, 如位置、速度、形状、颜色和生命周期等。一个粒子究竟有什么样的属性, 主要取决于具体的应用。因此, 粒子系统为自然景象如火焰、雨、雪、烟花等的模拟提供了强有力的技术支持。目前, 国内外已经有很多学者采用粒子系统对自然景物进行成功的模拟。万华根等[4]通过对N-S方程的求解并结合粒子系统来模拟喷泉, 同时利用圆球实现水滴, 采用光线跟踪算法绘制。1985年, WilliamT.Reeves 和Blau R.[4]采用“volume filling”基本单元模拟了随风飘动的花草树木, 很好地发展了粒子系统。
目前, 在模拟烟花方面, 国内外已有一系列的研究成果。1992年T.Loke等人[5]提出一种用粒子衍生法来表现烟花粒子轨迹的绘制算法, 同时采用链表数据结构的存储方式, 实现了多种烟花的特殊效果。陈利平[6]、甘露等人[7]通过深入研究烟花燃放过程的特点, 给出了不同状态下的烟花的具体算法。然而, 用这种算法模拟的烟花, 其烟花粒子数目的多少对模拟效果的实时性和逼真性有很大的影响。罗玉玲[9]给出了一种基于粒子系统与纹理映射结合的烟花动态模型, 模拟出了较为真实的烟花动态视觉效果。李清畅等人[10]将粒子系统与BillBoarding技术相结合, 取得了逼真的烟花模拟燃放效果。
通过深入研究上述方法的优缺点, 本文以粒子系统和烟花燃放的基本原理为基础, 将VC++和OpenGL中的纹理映射技术相结合, 对不同形状的烟花进行了仿真, 满足了烟花模拟的实时性和逼真性的要求。
1粒子系统基本原理
粒子系统的基本组成要素是粒子。通过这些粒子的集合, 进行整个形体的表达。在粒子系统中, 每个粒子都拥有一组属性, 包括形状、颜色、位置、运动速度、生命值等。粒子的形状可以是点、球、立方体、圆等一些简单的形状, 也可以是正四面体、矩形体和星形等复杂一点的形状。具体采用的形状取决于粒子系统所要表达的形体。
在粒子系统的整个应用中, 粒子的状态是随着时间的变化而不断变化的, 这个变化的过程, 称为粒子的生命期。在生命期的每一刻, 需要完成以下四步工作:
(1) 粒子源产生新粒子。进行粒子的初始化操作, 包括粒子数目、生命值、速度、运动方向等属性的预处理。
(2) 更新粒子属性。由于时间的变化会对粒子的位置、速度、生命值等产生影响, 所以应对现存粒子的属性进行更新。
(3) 删除“死亡”粒子。对粒子的生命值进行检查, 若为0则需要从系统中删除该粒子。
(4) 绘制粒子。为展现粒子的运动轨迹及各属性的变化, 以产生动画的效果, 需要对粒子系统中所有现存的粒子进行绘制并显示。
2纹理映射技术
纹理映射技术在计算机图形学中应用非常广泛, 可以降低渲染粒子的复杂度, 是一种增强图形真实感的简单有效的手段。
2.1纹理映射定义
将纹理模式映射到物体模型表面, 模拟物体表面细节和光照, 称为纹理映射 (Texture Mapping) 。
2.2应用纹理映射步骤
为了在OpenGL中使用纹理映射, 需要执行以下步骤:①创建纹理对象, 并为它指定一个纹理;②确定这个纹理如何应用到每个像素上;③启用纹理贴图功能;④绘制场景, 提供纹理坐标和几何图形坐标。
2.3应用纹理映射的优势
(1) 利用纹理图像来描述景物表面各点处的发射属性, 可以模拟景物表面丰富的纹理细节, 从而提高计算机生成图形的真实性。
(2) 采用纹理映射的方法在一定程度上简化了建模过程。
3烟花燃放过程
3.1类的定义
(1) 烟花粒子类的定义。
(2) 烟花粒子系统类的定义。
3.2烟花粒子燃放的不同阶段
本文将烟花粒子的燃放分为3个阶段, 描述如下:
(1) 烟花的上升。创建主粒子, 模拟烟花从屏幕下方的一个随机位置向屏幕上方的一个随机位置的快速运动。并通过不断创建尾粒子以及尾粒子不断消亡来产生尾部火焰不断前进的效果。
(2) 烟花爆炸。当主粒子上升到一定高度, 此时y轴方向速度变为0, 主粒子死亡, 并且开始出现第2阶段的爆炸粒子, 烟花发生爆炸。烟花在爆炸时会分解成很多小礼花。
(3) 烟花爆炸之后。此阶段用来模拟由于爆炸而分解小礼花的运动。
3.3不同形状烟花燃放的实现
在平面内由极点O、极轴和极径组成的坐标系称为极坐标系。在极坐标系下, 平面上任意一点P的位置可以用线段OP的长度l以及极轴到OP的角度θ来确定, 有序对 (l, θ) 就是点P的极坐标。此时, 点P在直角坐标系下的坐标方程为:
undefined
由此, 可以将爆炸之后的烟花小粒子的速度Vi (vix, viy, viz) 和位置Pi (pix, piy, piz) 定义为:
undefined
其中, (px, py, pz) 是烟花粒子在爆炸之前瞬间的位置, m, n, c都为常数。
基于以上理论, 则可以利用一些特殊曲线的极坐标公式来对不同形状的烟花进行模拟。部分形状烟花模拟效果如图3、图4所示。
另外, 基于以上理论还可以对多个数学函数公式进行组合利用, 模拟一些特殊形状的烟花效果, 如图5、图6、图7所示。
4结语
本文基于粒子系统的基本原理, 结合OpenGL纹理贴图技术对烟花进行了比较逼真的模拟。通过曲线函数公式控制烟花爆炸后粒子运动的轨迹, 模拟了特殊形状的烟花燃放效果。下一步将进行利用基于粒子系统模拟方法模拟火焰、喷泉、雪花等研究。
参考文献
[1]REEVES W T.Particle system-a technique for modeling a class offuzzy objects[J].Computer Graphics, 1983 (2) .
[2]雍俊海.计算机动画算法与编程基础[M].北京:清华大学出版社, 2006.
[3]刘先志.一条奇形四叶玫瑰曲线的性态及其两例应用[J].应用数学和力学, 1982 (2) .
[4]万华根.基于物理模型的实时喷泉运动模拟[J].计算机学报, 1998 (9) .
[5]LOKE T, TAN D, SEAH H.Rendering fireworks displays[J].IEEE Computer Graphics and Applications, 1992 (3) .
[6]陈利平, 王国才.基于粒子系统的蜡烛焰火实时模拟[J].计算机技术与发展, 2006 (5) .
[7]甘露, 王文永, 孙博.基于粒子系统的烟花建模方法研究[J].长春师范学院学报:自然科学版, 2008 (1) .
[8]黄昂, 汪继文.基于粒子系统的轨迹可控的烟花动画模拟[J].计算机技术与发展, 2012 (7) .
[9]罗玉玲.粒子系统与纹理映射相结合模拟礼花的研究[J].电脑知识与技术, 2004 (20) .
[10]李清畅, 杨高波, 王小静.基于粒子系统的焰火建模及其算法仿真[J].系统仿真学报, 2009 (8) .
[11]和平鸽工作室.OpenGL高级编程与可视化系统开发[M].北京:中国水利水电出版社, 2006.
[12]葛芳, 张成, 韦穗, 等.基于粒子系统的烟花动画设计[J].计算机技术与发展, 2010 (8) .
模拟动画 篇2
一、触变性流体原理与应用现状
当某些高粘度流体在具有一定压力的环境下,粘度降低,会变得越来越像液体,这种流体被称为触变性流体。触变性流体的特殊性在于恢复静止的状态下,可以重新稠化。触变性流体具有非常复杂的结构和边界层面效应,是流变学研究的重要对象之一。流变学理论模拟可以通过数学计算描述流体运动,但没有直观的可视化效果,不仅不利于技术研究和宣传普,而且当前计算机流变学的动画模拟对新兴的3D影视行业投入非常少,以至于国内的3D影片至今无法与国外影片相提并论。另外,由于计算机的普及,数字化技术逐渐成为多种学科的重要辅助手段,而我国由于数字技术起步较晚,流变学的数字化模拟研究已经明显滞后,因此对于计算机流变学动画模拟的研究迫在眉睫。
二、触变性流体的流变特质与模拟方法
流变学是一门关于物质流动与变形的学科,主要研究材料在外力作用下的流动及其变形,研究对象主要是流体、软固体或者在某些条件下固体可以流动而不是弹性形变。触变性流体是流变学研究的重要内容之一,是指一些高粘度流体在机械作用下,其粘度随时间变化的一种流变现象。
Real Flow是目前唯一能够处理粒子对物体的作用的一整套力学模拟系统,也是目前解决流变模拟的一套比较完全的解决方案。Real Flow制作思路是通过粒子模拟液体、气体等的流动与碰撞,运算出正确的运动轨迹,再以质点与质点间产生平滑的多边形网格。其粒子具有动能,能推动其他物体,使它们产生运动或改变运动方式。并且可以作为单纯的粒子系统使用,来处理庞大的粒子,达到飞溅的流体、黏液、气体、多种液体混合动画效果等。
1、蜂乳的流变特性与粘度
蜂乳是自然界的一种具有高粘度值的产物,由糖和水组成。在较低的温度条件下,经过剪切作用,蜂乳的表现粘度明显降低,其粘度曲线形成较明显的滞后圈,表面温度较低时,蜂乳具有较为显著的触变性。粘度作为流体的一个重要的物理性质,用来衡量流体形变的阻力。当粘度值非常小的情况下,流体会变得很稀薄;随着粘度值的增加,流体会越来越粘稠。当高粘度的流体滴落,散开后还有很强的趋势再聚合。因此,在Real Flow里,粘度值是模拟流体最重要的参数,控制粘度值的大小直接影响到动画模拟的真实性。
2、融化巧克力浆料的流变特质与状态
融化的巧克力浆料在流出时,会形成层叠的状态,并且当新的层碰到下一层时,浆料会受到轻微的挤压,但仍然能清晰的分辨出每一层浆料。融化巧克力浆料出现的滞回现象,表明它在受到剪切时发生了结构坏,各个温度下均表现有这种不同程度的触变性。因此,使用Real Flow模拟层叠状态,相对于模拟高粘度的流体而言,融化的巧克力浆料需要解决分层的问题,而模拟清晰分明的流体层效果还是相当困难的。
3、岩浆的流变性质与温度
地幔是地核周围的一种液态外壳物质,当地幔到达地球表面后就被称为岩浆,换言之,岩浆就是融化的岩石。在自然界中,岩浆丰富的组成成分决定了形态的多样化——喷涌、飞溅、滚动,其流变性质是岩体在外部条件不变的情况下,随着时间而发生形变的现象。
流动的岩浆,密度很大,其内部温度高达1000度以上,然而外部却会受环境影响迅速冷却。因而,在模拟流动的岩浆时,要使用流体的温度属性来模拟岩浆的温度,并根据密度来模拟表面冷却的浆体。
三、触变性流体动画模拟的应用前景
首先,触变性流体动画效果的数字化模拟在国内少有研究,特别是触变性流体动画与各种复杂的边界之间的互动关系,建立“触变性流体动画和边界层面效应”理论模型,将会代表本类研究的先进水平。其次,随着影视特效技术的不断提高,很多电影电视以及游戏中也需要有大量的有关触变性流体动画效果。这些特效在高投入的电影《Char lieandthe Chocolate Factory》中,大量的融化巧克力浆料的模拟都有很好的体现。因此,触变性流体三维动画技术拥有很高的商业价值。再次,在自然灾害频繁发生的今天,如何能更好的了解自然灾害的发生过程,对于预防与应对然灾害非常重要。触变性流体三维动画技术,可以广泛运用在对岩浆、泥石流、山体滑坡等自然灾害进行直观的动画模拟中,对地质灾害的进一步科研有着重大的意义。因此,触变性流体三维动画技术有着很高的科学价值,并且将对当今的自然灾害的预防及治理方面有深远意义。
四、结语
触变性流体属于流体中的非牛顿流体,相对于其他流体的动画模拟而言,更为复杂和困难。在传统的动画开发环境下,流体动画的每一帧均为动画师手工绘制。虽然这样能灵活可控地进行创作,但所需工作量巨大,而且难以获得高精度效果。随着科学技术的发展,计算机图形学可以解决传统动画绘制中的精度和效率问题。
计算机图形学是研究如何利用计算机来真实再现自然世界,视觉真实感是其本质的追求目标。要获得更真实的触变性流体模拟效果,必须考虑更多的触变性流体的特质与影响因子,根据其原理及流变特质来突出细节展示,才会更加具备科学性和真实性。
深入研究触变性流体动画模拟,不仅可以将其应用于科研领域,为科普知识的研究与宣传提供更直观的可视化效果,并且在影视计算机动画、游戏、影视特效领域也将取得丰硕的成果。
参考文献
[1]胡安林.Real Flow4完全学习手册[M].北京科海电子出版社,2008.
[2]柳有权,刘学慧,吴恩华.基于GPU带有复杂边界的三维实时流体模拟[J].软件学报,2006.
模拟动画 篇3
1 口腔内科学中常见的难点
1.1 龋病的病理变化
龋病病理变化主要是牙体硬组织脱矿, 分为釉质龋 (表层、病损体部、暗层和透明层) 、牙本质龋 (坏死崩解层、细菌感染层、脱矿层和硬化层) 和牙骨质龋以及牙髓组织对患龋的反应。掌握龋病发展中牙髓组织的修复功能极为重要, 对龋病的诊断和治疗具有一定的临床意义, 但是此过程的内容抽象, 依靠传统教学很难理解。
1.2 窝洞制备方法及要点
临床常根据龋损部位, 依据G.V.Black窝洞分类法将洞分为Ⅰ类洞、Ⅱ类洞、Ⅲ类洞、Ⅳ类洞和Ⅴ类洞。龋病的治疗方法就是去除龋坏组织, 制备成一定洞形, 然后选择合适的充填材料修复缺损, 恢复功能。这就需要掌握窝洞制备方法及要点, 而这部分知识抽象难懂, 很难用图片讲解清楚。
1.3 根管治疗术
根管治疗术是治疗根尖病和牙髓病最根本的治疗方法, 主要通过清创、化学和机械去除感染坏死的组织, 然后采用充填材料将根管填满, 消除死腔。其中, 预备根管是关键, 包括髓腔预备、测量根管工作长度、根管扩大和冲洗。然而根管内部结构是不能直视的, 单纯用传统教学方法难以让学生在短时间内理解。
2 动画模拟技术的应用
动画模拟就是利用电脑动画技术仿真、模拟或再现临床实际操作, 使学生身临其境, 增强教学效果。动画模拟是按照教师讲授的意图, 用相应软件制作出的虚拟现实、二维动画、三维动画, 从深、纵、横3个方向来控制图像而产生的[1]。动画模拟技术可以把抽象事物的变化、发展过程、操作过程可视化, 让学生多次模拟操作, 反复练习, 增强学习效果。
随着计算机的普及和软硬件的迅速发展, 应用动画已不再是专业人员才能做到的事情。在教育教学领域, 因为动画具有直观及形象的特点, 所以动画模拟在多媒体课件制作中得到了广泛应用。例如, 根管治疗术是口腔内科学治疗牙髓病的重要方法, 制备完善的根管是治疗根尖病的先决条件, 然而牙根在牙槽骨里, 学生不能采用直视的方法观察。为了使学生更好地掌握根管预备, 首先, 讲解制备方法、步骤及注意事项;然后, 采用动画演示的方法向学生展示内部结构、操作方法及注意事项, 这样能够使学生轻松而形象地掌握根管预备过程, 为以后实训及临床工作奠定基础。
多媒体课件汇集了多种教学方法之所长, 既能向学生提供图、文、声、像并茂的教学内容, 又能提供生动、多样化的人机交互方式, 为学生营造更好的学习环境[2], 提高教学效果。每次课程结束后, 根据高职高专培养目标要求及课程标准, 运用二维动画软件制作多项选择题和判断题、单项选择题, 学生可以根据解题的正确率掌握自己对知识的理解程度, 激发学习兴趣, 为以后参加口腔执业医师考试打下良好的基础。精彩的课件片头动画可以吸引学生的注意力, 例如讲解急性牙髓炎时, 首先, 给学生展示急性牙髓炎患者的动画, 利用动画效果吸引学生的注意力, 学生就会想到当牙髓发炎时会有哪些临床表现, 带着问题思考, 极大地培养了学生独立思考的能力。有些在传统教学方法中难以阐明的难点内容, 可利用二维或三维动画进行动态模拟仿真, 能快速、清晰、逼真地显示出来, 充分发挥图、文、声及动画融合的优势, 较好地实现教学目的。
3 讨论
多媒体课件及动画教学技术已成为当代教学手段的重要组成部分, 而动画是多媒体的一个重要组成要素, 要制作优秀的多媒体课件, 动画的作用是不能忽视的。在准备制作动画课件时, 应该先根据培养目标并结合课程标准和临床岗位需求, 分析课程的特点, 研究哪些内容可以用动画来提高教学效果, 哪些知识点必须用动画才能直观地描述清楚, 以便学生理解。在传统教学方式中, 我们经常会遇到一些难以阐述的教学内容, 而通过动画技术, 不仅可以逼真地对宏观以及微观的事物进行模拟演示, 还可以将抽象的知识直观生动地表现出来。动画能够创造出形象生动的教学情境, 给学生直观的、动态的信息, 极大地促进了学生对知识的理解和掌握, 是传统教学方法不可比拟的。所以, 恰当地应用动画来表现教学内容, 会使课件更具感染力及表现力, 更能提高学生学习的兴趣和积极性。但是过多地应用动画会分散学生的注意力, 产生负面影响。因此, 动画课件应该尽量简洁明了, 以免喧宾夺主[3]。
传统教学方法是以教师为中心, 以书本为载体, 以讲解、听讲和练习为主要方法。在教学手段上, 教师可借助模型、挂图、幻灯片等来帮助学生进行想像[4], 促进学生对知识的理解和掌握, 但是学生对所学的抽象内容很难真正理解、消化、吸收。在口腔内科学的课堂教学中, 有窝洞结构、龋病分类、牙髓病的临床表现、根管治疗等大量概念及图片信息的讲解, 仅仅依靠板书和挂图, 需要较多的课堂教学时间, 教学效果难以提高。目前, 我们根据教学内容, 选择合适的素材制作多媒体动画课件, 使抽象的理论知识能够被直观地表现出来, 增强了教学内容的表现力, 能多角度、全方位、深层次地激发学生的学习兴趣, 吸引学生的注意力[5]。例如, 口腔龋病备洞步骤比较抽象, 学生会感到枯燥乏味, 而动画技术的应用能将静态的知识动态化, 使学生的思维活动与动态的画面紧密结合, 发挥主观能动性, 同时也能提高学生的空间想像力和思维能力。
动画在口腔内科学教学中具有不可忽视的地位和作用, 在多媒体教学中适当增加动画技术, 不仅能够激发学生的学习兴趣和热情, 还能使学生更好地掌握口腔内科学的基本操作技能, 提高教学效果。在教学过程中, 引进先进的教学手段, 根据教学内容的特点和性质, 将多媒体教学有机地融入传统教学方法中, 发挥二者的协同作用[6], 使其为教学内容服务, 化难为易、化繁为简、化抽象为具体。
摘要：随着计算机技术的迅速发展, 多媒体教学已成为口腔医学教育的重要手段。口腔内科学抽象性强、知识面广、操作性强, 针对教学中的难点和重点问题, 恰当采用动画模拟教学, 具体形象地模拟出复杂的、抽象的、微观的动态制作和操作过程, 以提高教学效果。
关键词：口腔内科学,动画模拟,教学效果
参考文献
[1]甘凌鸿.多媒体教学在本科教学中存在的问题及解决办法[J].广西大学学报:哲学社会科学版, 2007 (S1) :73-74.
[2]王桂仙, 张启伟.高校多媒体课堂教学现状的调查与分析[J].丽水学院学报, 2007, 29 (5) :107-110.
[3]项国雄, 周勤.多媒体课件设计基础[M].北京:高等教育出版社, 2000.
[4]袁琴.多媒体课件中的视觉传达设计研究[D].重庆:西南大学, 2010.
[5]朱爱光.多媒体CAI软件系统的设计与制作[M].北京:电子工业出版社, 1997.
模拟动画 篇4
关键词：清管器,模拟视频,3ds max,Premiere
天然气输气站员工培训系统是通过应用现代计算机技术和通信技术模拟天然气输气站各标准操作流程,完成新员工的上岗技能培训系统。天然气清管模拟系统是它的一个子系统。该系统主要运用三维建模软件3DS MAX模拟天然气输气站场清管器收、发作业的操作过程,让新员工在脱离天然气输气站现场的情况下掌握清管器标准操作流程,为公司缩短人才培训时间,使人才培训经济化、合理化以及高效化。
1 开发工具
1.1 3DS MAX建模软件
3DS MAX是世界上应用最广泛的三维建模、动画、渲染软件,完全满足制作高质量动画、最新游戏、设计效果等领域的需要。通过3DS MAX提供的基础建模和复合建模工具可以在很短的时间内建立复杂的三维模型,它为动画制作人员提供功能强大创作工具,包括最全面最先进的动画工具,视觉效果工具等,并支持下一代产品环境。相对于以前的版本,3DS MAX7.0增加了许多新功能,包括整合了Mental Ray3.2、加入Particle Flow、reator2、新的schematic view、全新的Architectual材质等等。
本系统采用3DS MAX7.0三维软件中的建模工具建立清管器收、发装置的三维模型以及人体模型,进一步使用3DS MAX7.0创建动画的方法建立清管器收、发作业过程的模拟动画,最后,使用3DS MAX7.0的扫描线渲染器对创建的模型和建立的动画进行渲染。
1.2 Adobe Premiere软件
Premiere是Adobe公司推出的一套非线形视频编辑软件,目前已经成为主流的DV编辑工具,它为高质量的视频提供了完整的解决方案。可以用它轻松实现视频、音频素材的编辑合成以及特技处理的桌面化。Premiere功能强大,操作简单,制作出来的作品也非常精美。7.0作为Premiere系列软件最新一员,具有许多新的特性。例如:增强了实时预览功能,更新了编辑工具,支持了更多的流行技术,输出格式更为广泛,包括了MPEG-2DVD输出。
本系统采用Premiere视频编辑软件对3DS MAX创建的动画进行编辑,加入声音与文字,以及视频之间转换的特效,实现声音,文字以及动画之间的同步。
2 动画实现
2.1 清管器收、发装置三维模型的创建
清管器接收装置和发送装置的结构基本相同。它们都有隔断阀门,平衡阀门,线路主阀,平衡管,通过指示器,放空管和压力表。所不同的是接收装置中有排污阀和排污管,以及接收筒,发送装置中有清洗坑和发送筒。下面以清管器接收装置中的几个最简模型为例介绍建模方法。
1)管道的建模。管道包括接收筒、发送筒、平衡管以及输气管道。利用3DS MAX基本建模中创建图形的线性建模工具,画出弯曲程度类似于管道的曲线,然后使用修改建模中的“车削”修改命令,将其绕轴旋转成所需要的管道图形,如图1所示。
2)阀门的建模。阀门包括隔断阀门、平衡阀门、线路主阀、排污阀门以及放空阀。首先利用3DS MAX基本建模标准基本体中“圆环”和“圆柱”工具建立单个几何体,最后选中所有的几何体通过“成组”命令形成一个整体,这样一个简单的阀门就完成了,如图2所示。
3)清管球的建模。本系统使用的清管设备是清管球,由于清管球是个球形物体,只需要在基本建模的标准基本体中点击“球体”,设置一下球体的相应参数,就可以完成清管球模型的创建,如图3所示。
4)压力表的建模。压力表中包括有指针、刻度和压力盘。分别利用基本建模标准基本体中的“圆柱体”、“长方体”工具以及“阵列”复制命令和“成组”命令将所有的几何体组合起来形成压力表。压力表的模型如图4所示。
按照类似的方法可以完成清管器收、发装置其余部件的建模。其中包括清洁坑,通过指示器、锚固墩以及支座等的创建。最后,利用修改建模中的移动、旋转以及等比放缩命令将所有创建的几何体进行移动和旋转,把各个部件结合起来,最后利用“成组”命令就把所有的几何体组成一个整体。在确定了模型之后,就可以打开“材质编辑器”来编辑材质,使模型更加逼真。创建好的三维清管器发送装置如图5所示。
2.2 人体模型的创建
人体模型中主要包括头部模型、上身模型、下身模型以及脚模型。可以利用“编辑网格”修改命令,通过修改顶点,边,面以及元素的参数来编辑模型。利用“挤出”和“倒角”命令就可以制作胳膊、脚、腿以及头部,“挤出”修改命令是将深度添加到图形中,“倒角”修改命令是将图形在挤出为3D对象的同时,在边缘应用平或圆的倒角。创建好的人体模型如图6所示。
2.3 清管器收、发作业过程模拟动画的创建
清管器收、发作业过程几乎是对称的,因此,清管器接收和发送作业过程的模拟动画的创建基本相同的。首先设置清管器收、发作业过程的开始时间和结束时间。打开“时间配置”对话框在结束时间中输入帧数。通过启用“自动关键点”按钮开始创建动画,设置当前时间,然后更改场景中的事物,可以更改对象的位置或旋转。本系统中的动画在创建时根据清管器收、发作业标准操作流程完成动画设置。最后,对所创建的动画进行渲染,增加动画的艺术效果。3DS MAX中有扫描线渲染器,光跟踪器,光能传递和mental ray渲染器。本系统的动画采用的是扫描线渲染器,在“公用参数”的“时间输出”中定义渲染的活动时间段范围,输出大小中可以设置输出图像的大小。在渲染输出中设置保存文件的路径,名称以及格式。设置好参数之后就可以点击“渲染”按钮对动画进行渲染。
2.4 清管器收、发作业过程模拟视频的完善
打开Premiere软件,新建一个项目,在项目中导入使用3DS MAX渲染的动画,本次动画的渲染是每个步骤渲染成一个动画文件,将清管器发、送作业过程的所有动画全部导入到项目中,然后将所有的动画加入到时间线上的视频1上,最后给视频转换之间加入转场特效。为了使动画更加生动逼真,可以视频中给动画加入声音和文字。在视频2中加入相应的文字,在音频1中加入需要的声音。在每一个步骤的动画中对加入的文字和声音进行调整,使之实现同步。完全调整好之后就对动画渲染,点击菜单栏“时间线”中的“渲染工作区域”将完整的动画渲染出来。最后输出视频文件。
3 结束语
本文对清管器收、发作业过程的模拟视频系统的设计开发进行了详细的介绍。通过天然气清管模拟系统使得公司新员工可以从任意距离和角度观察天然气输气站场清管器收、发作业过程,了解该生产安全操作环节的动态过程,方便、快速地提高新员工的技能成熟度,减少公司对新员工的培训成本,让新员工尽快地投入到工作中,从而进一步提高了工作效率。
参考文献
[1]梁平.天然气操作技术与安全管理[M].北京:化学工业出版社,2006,113-120.
[2]卢维信,张淑华.清管器技术的现状及发展趋势[J].国外石油工程,1998(08):1-3.
[3]朱喜平.天然气长输管道清管技术[J].石油工程建设,2005(03):1-3.
[4]李长俊.天然气管道输送[M].北京:石油工业出版社,2000.210-215.
[5]卓越科技.3ds max8动画制作入门、进阶与提高[M].北京:电子工业出版社,2007.